CN106467656A - 一种3d打印用pla木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D打印用PLA木塑复合材料及其制备方法，其特征在于，该复合材料的组分及各组分的质量份数如下：PLA60-100份；UHMWPE8-30份；木粉15-20份；相容剂2-7份；偶联剂2-6份；润滑剂2-6份；增韧剂2-5份。该复合材料低碳环保，可百分百循环回收再利用，具有木材的天然亲近感、打印时会产生天然木质芳香气味、尺寸稳定性好、不堵孔、不翘曲、加工条件要求低，且制品具有较好的物理机械性能以及耐酸碱、防虫蛀、抗紫外性能力强等耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印耗材，具体为3D打印用PLA木塑复合材料制备。
背景技术
3D打印技术出现至今已有20多年历史，该技术基于离散堆积原理，是一种先进的增材制造技术。目前现有的3D打印耗材主要是单一的PLA，ABS，PVA等材料，但以上材料均存在着自身的局限性，PLA材料的成本较高、材料在55℃以上就容易变形，易堵塞设备喷嘴；ABS材料对温度和剪切速率较敏感，在加工过程中气味重、易变形且耐候性差；而PVA水溶性材料主要用于打印支撑型材料，用量少，且PVA分解时会产生有毒气体。总之，目前市场上广泛使用的3D打印耗材具有价格高、能耗高、加工条件要求复杂苛刻、难成型、易断料等缺点。
因此，需要寻找一种3D打印耗材，其不仅价格低廉，绿色低碳环保、尺寸稳定性好、强度高、具有加工过程中不堵孔、不断丝、无翘曲变形等优点，并且所生产的制品具有较好的物理机械性能和耐候性。
发明内容
针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种价格低廉，低碳环保，可百分百循环回收再利用，具有木材的天然亲近感、打印时会产生天然木质芳香气味、尺寸稳定性好、不堵孔、不翘曲、加工条件要求低，且制品具有较好的物理机械性能以及耐酸碱、防虫蛀、抗紫外性能力强等耐候性的3D打印耗材及其制备方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于3D打印用PLA木塑复合材料，其特征在于，该复合材料的组分及各组分的质量份数如下：PLA60-100份；UHMWPE8-30份；木粉15-20份；相容剂2-7份；偶联剂2-6份；润滑剂2-6份；增韧剂2-5份。
进一步，所述的PLA为熔融指数为5的聚乳酸。
进一步，所述的UHMWPE是粘均分子量高于200万的超高分子量聚乙烯。
进一步，所述的木粉粒径为400目以上。
进一步，所述的相容剂为马来酸酐接枝PLA相容剂；所述的偶联剂为铝酸酯、钛酸酯中的一种；所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯一丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸锌中的两种或多种的混合物；所述的增韧剂为聚(已二酸一丁二酸)丁二醇共聚酯。
本发明还提供了一种用于3D打印用PLA木塑复合材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
1)将木粉放入到微波干燥机内以80℃-100℃的温度干燥1小时以上，使其含水量降至2%以下；
2)将干燥得到的木粉、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合5-10分钟，得到混合物；
3)将步骤2中得到的混合物与PLA、UHMWPE、相容剂、润滑剂、增韧剂加入到双锥式混合机中混合50分钟至分散均匀，得到预混料；
4)将混合均匀的预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃-180℃、二区180℃-200℃、三区170℃- 230℃、四区160℃-90℃；
5)将步骤4制得的颗粒料加入到35mmΦ3D打印生产线挤出拉丝，控制丝材的直径为1。75mm。其中加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃-170℃、二180℃-200℃、三区170℃-200℃、四区160℃-170℃；
6)所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。
本发明的有益效果：本发明的用于3D打印的生物质木塑复合材料及其制备方法具有以下优点：
1)组分中加入木粉使得制品具有木材的特点，即具有木材的香味，可钉、可钻、可刨，可上漆；
2)组分中加入UHMWPE，其具有极强的自润滑性和熔体流动性，使得制品的3D打印
过程顺畅进行，不会堵住打印设备的喷嘴，提高了设备的工作效率和制品的合格率；此外，
UHMWPE具有优异的耐磨性，打印的制品抗耐磨性能好，不易划伤；
3)组分中加入纸浆，该原料来源广，易回收，易降解，因此成本低廉；且长径比大，可以显著提高产品的尺寸稳定性和力学性能；
4)复合材料制备过程中，根据不同组分的物理性能，分两次选择不同的混合设备进行混合，有利于木粉和无机物的表面活化，提高材料的界面相容性；
5)采用行星螺杆造粒机进行物料的挤出造粒，在行星螺杆造粒机中物料的分散更均匀，塑化更充分，从而能够获得均一的颗粒状原料。
具体实施方式
实施例一
按质量份数称取30份400目的木粉，放入到微波干燥机内以90℃的温度干燥50min，使其含水量降至2%；将干燥得到的20份木粉、5份钛酸酯偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合10分钟，得到混合物；将上述混合物、熔融指数为5的PLA、粘均分子量为210万的UHMWPE，5份马来酸酐接枝PLA相容剂、2份聚乙烯蜡和乙撑双硬脂酸酞胺混合的润滑剂、2份聚(已二酸一丁二酸)丁二醇共聚酯增韧剂加入到双锥式混合机中混合30分钟至分散均匀，得到预混料；将混合均匀的预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃-180℃、二区180℃-200℃、三区170℃- 230℃、四区160℃-190℃；将上述制得的颗粒料进行挤出拉丝，控制丝材的直径为1.75mm；其中加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃-170℃、二180℃-200℃、三区170℃-200℃、四区160℃-170℃；所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。
Claims (6)
1.一种3D打印用PLA木塑复合材料及其制备方法，其特征在于，该复合材料的组分及各组分的质量份数如下：PLA60-100份；UHMWPE8-30份；木粉15-20份；相容剂2-7份；偶联剂2-6份；润滑剂2-6份；增韧剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印用PLA木塑复合材料，其特征在于：所述的PLA为熔融指数为5的聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印用PLA木塑复合材料，其特征在于：所述的UHMWPE是粘均分子量高于200万的超高分子量聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印用PLA木塑复合材料，其特征在于：所述的木粉、粒径为400目。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印用PLA木塑复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝PLA相容剂；所述的偶联剂为铝酸酯、钛酸酯中的一种；所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯一丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸锌中的两种或
多种的混合物；所述的增韧剂为聚(已二酸一丁二酸)丁二醇共聚酯。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于3D打印用PLA木塑复合材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
1)将木粉放入到微波干燥机内以80℃-100℃的温度干燥1小时以上，使其含水量降至2%以下；
2)将干燥得到的木粉、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合5-10分钟，得到混合物；
3)将步骤2中得到的混合物与PLA、UHMWPE、相容剂、润滑剂、增韧剂加入到双锥式混合机中混合50分钟至分散均匀，得到预混料；
4)将混合均匀的预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃-180℃、二区180℃-200℃、三区170℃- 230℃、四区160℃-190℃；
5)将步骤4制得的颗粒料加入到35mmΦ3D打印生产线挤出拉丝，控制丝材的直径为1.75mm，其中加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃-170℃、二180℃-200℃、三区170℃-200℃、四区160℃-170℃；
6)所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。
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| CN (1) | CN106467656A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108003582A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-08 | 山东理工大学 | 一种聚乳酸木塑复合线材及其制备方法和应用 |
| CN112063032A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-11 | 湖南大学 | 一种3d打印用木塑复合材料及其制备方法与应用 |
| CN114106540A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-01 | 黑龙江鑫达企业集团有限公司 | 一种fdm 3d打印用pla/木粉复合线材及其制备方法 |
| CN115558265A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-01-03 | 东北林业大学 | 一种钢韧兼备的3d打印人体器官模型材料及其制造方法 |
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2015
- 2015-08-21 CN CN201510516892.5A patent/CN106467656A/zh active Pending
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